[发明专利]分离用的交联橡胶聚氨酯-醚膜

说明书

由交联橡胶聚氨酯‑醚聚合物制造交联橡胶聚氨酯‑醚聚合膜，所述聚合物由二异氰酸酯封端聚醚和具有四个羟基官能团的四醇合成。该四醇上的羟基与该二异氰酸酯封端聚醚上的异氰酸酯基团反应以形成氨酯键。该交联橡胶聚氨酯‑醚聚合膜选择性渗透可冷凝蒸气，如C₃至C₃₅烃、芳族化合物、水蒸气、二氧化碳和硫化氢并截留甲烷和乙烷。该交联橡胶聚氨酯‑醚聚合膜具有对可冷凝蒸气的高渗透性、对可冷凝蒸气超过对甲烷和乙烷的高选择性和对液体化学品的高耐受性。

优先权声明

本申请要求2013年10月29日提交的美国申请No.14/066248的优先权，其内容全文经此引用并入本文。

发明背景

在过去30-35年，聚合物膜基气体分离法的技术状况快速演化。与传统分离方法相比，膜基技术具有低资本成本和高能量效率的优点。膜气体分离对石油生产商和炼制商、化学公司和工业气体供应商特别有意义。一些应用已获得商业上的成功，包括从天然气和从生物气中除去二氧化碳和强化采油，以及在氨吹扫气流中从氮气、甲烷和氩气中脱氢。

但是，在实践中证实，如果不使用预处理系统，膜性能会极快退化。膜性能损失的主要原因是在膜表面上的重烃液体冷凝。可以通过基于膜产物气体的计算露点为操作提供足够的露点余地来防止冷凝。开发出UOP’s MemGuard^TM系统(一种使用分子筛的预处理可再生吸附系统)以从天然气料流中除去水以及C₆至C₃₅的重烃并因此降低该料流的露点。通过预处理系统选择性除去重烃可显著改进该膜的性能。

尽管这些预处理系统可从天然气料流中有效除去重烃以控制天然气的露点，但成本极高。一些商业膜项目显示，根据进料组成，该预处理系统的成本高达总成本(预处理系统和膜系统)的10至40％。降低预处理系统成本或彻底消除预处理系统会显著降低用于天然气提质的膜系统成本。另一方面，近年来，越来越多的膜系统已用于大型海上天然气提质项目。对于海上项目，占地面积是一大限制。因此，占地面积的降低对海上项目非常重要。预处理系统的占地面积也非常高——整个膜系统的占地面积的大于10-50％。因此，从该膜系统中除去预处理系统明显降低该膜系统的成本和占地面积，尤其是对海上天然气用途，如浮式生产储油卸油船(FPSO)用途而言。

调质天然气已用作烃加工工业中的燃气发动机和涡轮机中的燃料气体，特别用于海上平台和边远地区，并将用于未来的浮式液化天然气(FLNG)和FPSO用途。为改进用于燃料气体调质的设备的可靠性和减少计划外停工期，需要简单的燃料气体调质技术。可选择性和有效渗透重烃和其它污染物，如CO₂、H₂S和水蒸汽的橡胶聚合膜能够实现燃料气体的调质。

可选择性渗透可冷凝重烃蒸气，如C3+烃并可截留不可冷凝气体，如甲烷的橡胶聚合膜也可用于天然气凝液(NGL)回收。

传统Grace橡胶聚脲/聚氨酯膜(S-Brane)已用于芳族化合物/非芳族化合物分离。但是，处理量(通量)对大多数芳族化合物分离用途而言不够高。

本发明描述了新型交联橡胶聚氨酯-醚聚合膜、制造该膜的方法和这种新型膜的用途。

发明概述

本发明涉及交联橡胶聚氨酯-醚聚合膜、制造该膜的方法和这种新型膜系统用于NGL回收、燃料气体调质、天然气预处理、从流化催化裂化(FCC)和其它石脑油料流中脱硫以及芳族化合物分离，如芳族化合物/正链烷烃分离和二甲苯分离的用途。